圖為天津大學科研人員正在對腦機接口外骨骼機器人開展功能測試。受訪者供圖

“我國腦機接口正處於創(chuàng)新突破和應(yīng)用拓展的關(guān)鍵時期，亟須自主培養(yǎng)一批具備多元化能力的復(fù)合型人才，為腦機接口領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展注入強勁動力?！苯?，天津大學副校長、醫(yī)學部執(zhí)行主任明東在接受科技日報記者採訪時表示，天津大學不久前迎來我國腦機接口專業(yè)方向首批本科生。這不僅是對國家重大戰(zhàn)略需求的積極響應(yīng)，更促進了這一領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用。

為何設(shè)置腦機接口專業(yè)方向？腦機接口專業(yè)方向?qū)W什麼，主要培養(yǎng)哪方面人才？帶著這些問題，記者來到天津大學進行探訪。

面臨人才缺口

天津大學神經(jīng)工程團隊研發(fā)的“靈犀指”系統(tǒng)是一種無創(chuàng)腦機接口康復(fù)系統(tǒng)，目前已在天津市環(huán)湖醫(yī)院歷經(jīng)半年多的臨床驗証。利用該系統(tǒng)，患者隻要佩戴上腦電帽就能通過讀取腦電信息來操控機器手指，加速了患者的康復(fù)進度。這體現(xiàn)了腦機接口技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的巨大潛力。

腦機接口技術(shù)旨在搭建大腦與外部設(shè)備之間的直接溝通橋梁。這項技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域遠不止於醫(yī)療，它將徹底改變?nèi)祟惻c數(shù)字世界互動的方式，並在醫(yī)療、教育、娛樂等多個領(lǐng)域帶來革命性的變革。

“隨著生命科學的迅猛發(fā)展，新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革正在重構(gòu)全球創(chuàng)新版圖、重塑全球經(jīng)濟結(jié)構(gòu)，以腦機接口、人工智能等為代表的新興技術(shù)已成為國家重點關(guān)注和布局的突破口?！碧旖虼髮W醫(yī)工院副院長許敏鵬認為，腦機接口已成為全球科技競爭的制高點，是實現(xiàn)人機融合的必經(jīng)之路，也是國家“四個面向”戰(zhàn)略導(dǎo)向下新質(zhì)生產(chǎn)力的典范。

根據(jù)全球市場研究供應(yīng)商Acumen Research and Consulting預(yù)測，從2020年至2027年，全球腦機接口市場將以約13.8%的復(fù)合年增長率增長，預(yù)計到2027年市值將超過34.763億美元。

而在今年初，工業(yè)和信息化部等七部門發(fā)布《關(guān)於推動未來產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的實施意見》，指出要打造腦機接口等在內(nèi)的創(chuàng)新標志性產(chǎn)品，做強未來高端裝備。這標志著我國腦機接口已進入創(chuàng)新突破和應(yīng)用拓展關(guān)鍵期。

“截至目前，我國已經(jīng)有包括高校、研究所、企業(yè)、醫(yī)院等在內(nèi)的200余家單位開展腦機接口業(yè)務(wù)，但我國腦機接口領(lǐng)域人才缺口近萬人，預(yù)計到2030年，人才缺口將達到20萬人。”許敏鵬說。

創(chuàng)新培養(yǎng)模式

“‘交叉融合’是這個專業(yè)方向最鮮明的特征?！痹S敏鵬介紹，腦機接口專業(yè)方向涵蓋了醫(yī)學、數(shù)學、物理、化學、計算機、電子、機械、材料、信息等多學科知識，課程中包含工程思維訓練、腦機智能倫理等內(nèi)容。

由於腦機接口涵蓋信號採集、處理、控制反饋及系統(tǒng)應(yīng)用等多個技術(shù)環(huán)節(jié)，因此，課程設(shè)置也相應(yīng)地圍繞這些環(huán)節(jié)展開，以確保學生能夠系統(tǒng)學習、全面掌握相關(guān)專業(yè)知識。以信號採集為例，學生需要使用材料科學知識設(shè)計生物傳感電極，需要運用電路知識設(shè)計放大器以增強微弱神經(jīng)信號的可分析性，還需要機械相關(guān)知識進行信號採集系統(tǒng)的外觀設(shè)計等。

此外，為了實現(xiàn)學生全面發(fā)展的目標，腦機接口專業(yè)方向還將圍繞神經(jīng)科學原理、傳感材料與電子系統(tǒng)設(shè)計、腦機接口編解碼技術(shù)、人因工程與神經(jīng)工效等內(nèi)容，構(gòu)建厚基礎(chǔ)、寬口徑的核心課程體系。

同時，學校打造項目式課程或課程群，實施目標導(dǎo)向的模塊化教學，並將根據(jù)學生職業(yè)規(guī)劃方向，設(shè)置目標導(dǎo)向的模塊化選修課程體系，為學生提供跨學科發(fā)展的廣闊平臺。

天津大學醫(yī)學院副院長楊佳佳認為，腦機接口專業(yè)方向?qū)處熽犖榈乃刭|(zhì)與能力提出了更高要求?！敖處煈?yīng)該具備跨學科背景、精通專業(yè)領(lǐng)域核心內(nèi)容，並緊跟科技發(fā)展步伐，不斷更新自身知識體系、豐富課堂教學內(nèi)容，確保人才培養(yǎng)與時俱進?！睏罴鸭颜f。

教學過程中，教師需要創(chuàng)新教學方法與模式，確保教學質(zhì)量穩(wěn)步提升。此外，良好的工程實踐能力、跨界整合資源以及解決復(fù)雜工程問題的能力，也是教師不可或缺的技能與素養(yǎng)。

“我們通過輻射式學科布局、項目式課程體系、校企協(xié)同教學生態(tài)，努力打造學科融通、課程融通、科教融匯、產(chǎn)教融合的創(chuàng)新培養(yǎng)模式。”許敏鵬表示，“希望按照這種模式培養(yǎng)的學生，能把握世界科技前沿並結(jié)合國家需求，具備跨學科的知識儲備和綜合素質(zhì)，推動腦機接口技術(shù)的創(chuàng)新與應(yīng)用?！?/p>

就業(yè)前景廣闊

天津大學在腦機接口技術(shù)領(lǐng)域長期保持國際領(lǐng)先地位，相關(guān)專業(yè)方向優(yōu)勢顯著。腦機接口專業(yè)方向由天津大學未來技術(shù)學院與醫(yī)學院共同建立，匯聚天津大學醫(yī)學部、電氣自動化與信息工程學院、微電子學院、智能與計算學部、數(shù)學學院以及材料科學與工程學院等多方優(yōu)質(zhì)資源。

“我們集聚國內(nèi)頂尖腦機接口研究團隊，形成了涵蓋腦機交互基礎(chǔ)理論、器件系統(tǒng)開發(fā)、轉(zhuǎn)化應(yīng)用全鏈條的跨學科科研與教學體系，為腦機接口專業(yè)方向教學與研究奠定了堅實基礎(chǔ)?！痹S敏鵬說。

在招生方面，腦機接口專業(yè)方向採取入校后二次選拔機制，面向全校新生開放報名。經(jīng)過綜合測試、專家面試等環(huán)節(jié)的嚴格篩選，最終擇優(yōu)錄取20名新生進入該專業(yè)方向?qū)W習。

“選拔過程中，我們不僅關(guān)注學生數(shù)學、物理及相關(guān)競賽的成績，更重視他們自主學習、解決問題、創(chuàng)新創(chuàng)造、溝通協(xié)作等方面的能力以及批判性思維、團隊合作等綜合素質(zhì)?！睏罴鸭颜f。

許敏鵬表示，未來，隨著腦機接口技術(shù)的不斷發(fā)展，該專業(yè)方向畢業(yè)生將擁有更加廣闊的就業(yè)前景。他們可以在腦機接口、醫(yī)療器械、人工智能、智能控制等相關(guān)企業(yè)或研發(fā)機構(gòu)從事腦機接口產(chǎn)品的開發(fā)、設(shè)計、測試、生產(chǎn)等工作，或在大型綜合性醫(yī)院或醫(yī)療機構(gòu)，從事醫(yī)學康復(fù)、儀器維護等相關(guān)工作，也可在科研院所或高校從事教學、科研或者管理工作，甚至可以在政府機關(guān)從事與專業(yè)相關(guān)的政策規(guī)劃、標準制定、質(zhì)量監(jiān)管和社會服務(wù)等工作。

“我們的目標是培養(yǎng)一批在生物與信息融合領(lǐng)域具備設(shè)計、制造、研發(fā)未來生物智能電子接口能力，引領(lǐng)腦機交互技術(shù)進步與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的卓越工程師和科學家?！痹S敏鵬說。

（記者 陳 曦）

分享讓更多人看到